Growth Mechanism and Properties of Self-Assembled InN Nanocolumns on Al Covered Si(111) Substrates by PA-MBE
Y. L. Casallas-Moreno,
S. Gallardo-Hernández,
C. M. Yee-Rendón,
M. Ramírez-López,
A. Guillén-Cervantes,
J. S. Arias-Cerón,
J. Huerta-Ruelas,
J. Santoyo-Salazar,
J. G. Mendoza-Álvarez,
M. López-López
Affiliations
Y. L. Casallas-Moreno
Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas, Av. IPN 2580, Gustavo A. Madero, Ciudad de México 07340, Mexico
S. Gallardo-Hernández
Departamento de Física, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Apartado Postal 14-740, Ciudad de México 07360, Mexico
C. M. Yee-Rendón
Facultad de Ciencias Físico-Matemáticas, Universidad Autónoma de Sinaloa, Av. de las Américas y Blvd. Universitarios, Culiacán, Sinaloa 80000, Mexico
M. Ramírez-López
Instituto Politécnico Nacional, Unidad Profesional Interdisciplinaria en Ingeniería y Tecnologías Avanzadas, Av. IPN 2580, Gustavo A. Madero, Ciudad de México 07340, Mexico
A. Guillén-Cervantes
Departamento de Física, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Apartado Postal 14-740, Ciudad de México 07360, Mexico
J. S. Arias-Cerón
Departamento de Ingeniería Eléctrica, Sección de Electrónica del Estado Sólido, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Apartado Postal 14-740, Ciudad de México 07360, Mexico
J. Huerta-Ruelas
Centro de Investigación en Ciencia Aplicada y Tecnología Avanzada del Instituto Politécnico Nacional, Cerro Blanco 141, Querétaro C.P. 76090, Mexico
J. Santoyo-Salazar
Departamento de Física, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Apartado Postal 14-740, Ciudad de México 07360, Mexico
J. G. Mendoza-Álvarez
Departamento de Física, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Apartado Postal 14-740, Ciudad de México 07360, Mexico
M. López-López
Departamento de Física, Centro de Investigación y de Estudios Avanzados del Instituto Politécnico Nacional, Apartado Postal 14-740, Ciudad de México 07360, Mexico
Self-assembled InN nanocolumns were grown at low temperatures by plasma-assisted molecular beam epitaxy with a high crystalline quality. The self-assembling procedure was carried out on AlN/Al layers on Si(111) substrates avoiding the masking process. The Al interlayer on the Si(111) substrate prevented the formation of amorphous SiN. We found that the growth mechanism at 400 ∘ C of InN nanocolumns started by a layer-layer (2D) nucleation, followed by the growth of 3D islands. This growth mechanism promoted the nanocolumn formation without strain. The nanocolumnar growth proceeded with cylindrical and conical shapes with heights between 250 and 380 nm. Detailed high-resolution transmission electron microscopy analysis showed that the InN nanocolumns have a hexagonal crystalline structure, free of dislocation and other defects. The analysis of the phonon modes also allowed us to identify the hexagonal structure of the nanocolumns. In addition, the photoluminescence spectrum showed an energy transition of 0.72 eV at 20 K for the InN nanocolumns, confirmed by photoreflectance spectroscopy.